JPH0673646B2 - 摩擦電気粉末帯電による静電粉末噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、噴射粉末の供給通路を包囲する粉末管と、流
通速度を高めるために流通路に配置された少なくとも１
つの変位体とを有し、粉末管が外面で接地され、その少
なくとも内面に、摩擦電気系列表において噴射すべき粉
末粒子の材料から間隔を置いて配列される摩擦電気材料
を持つている、摩擦電気粉末帯電による静電粉末噴射装
置に関する。

このような粉末噴射装置は実開昭55−49702号またはド
イツ連邦共和国特許出願公開第2938806号明細書により
公知であり、粉末の帯電は管状ノズル体で行なわれ、こ
のノズル体の流通路は、速度を上げかつその際流れ渦を
生ぜしめるために、案内体により狭くされている。さら
に、摩擦電気材料を張られたノズル壁または変位体にお
ける接触の際に反対の電荷を粒子から分離するために、
ノズルの外面は高圧に印加されている。こうして粒子の
帯電は改善される。

帯電された粒子を工作物へ導くために、ノズルと工作物
の間に別個の電界を形成することも、特開昭50−112439
号公報から公知である。しかしこの電界は工作物の先
端、縁および他の突出部へ集中し、工作物に中性区域が
形成される。したがつて被覆粉末は突出部へ厚く付着す
る一方、工作物の隅および亀裂には不十分にしか流入で
きない。したがつて被覆は不均一であり、それにより、
被覆された工作物に錆斑点などのような表面損傷が早期
に生ずる。

本発明の課題は、冒頭にあげた静電粉末噴射装置から出
発し、複雑に形成された工作物においても被覆粉末の付
着が均一化され、かつ付着効率が高められるように、こ
の装置をできるだけ簡単に構成することである。

この課題を解決するため本発明によれば、摩擦帯電の際
に受けた同じ極性を持つ摩擦帯電粒子用の再帯電装置が
粉末管内に設けられて、粉末粒子の帯電電圧をさらに高
める。

こうして本発明によれば、噴射すべき粉末粒子が粉末管
内で再帯電装置によりさらに高い帯電電圧に帯電せしめ
られるので、粉末管の外部で噴射装置と工作物との間に
静電界を形成する必要なく、しかも他の方向付け力に関
係なく、粉末粒子は工作物へ向かう進行経路を確実にと
ることができる。工作物と噴射装置との間にもはや電界
が形成されないで、粉末粒子は工作物にある複雑な凹所
の底まで流入でき、工作物の全表面にわたつて被覆を均
一化し、外部からの損傷または破壊に対する保護を改善
することができる。

したがつて、摩擦帯電が適切な摩擦電気材料および噴射
端末の選択によりかつ装置に固定された壁への粉末流の
案内によりできるだけ強度にまたは必要な流速で行なわ
れ、そして装置側に形成される電荷がバイパスされるよ
うに配慮することが重要である。

再帯電は特に、半径方向内側に突出している線電極のよ
うな、高電圧導線から供給される電極により行なわれな
ければならない。しかしノズルからの粉末の流出直前
に、事情によつては再び摩擦電気で行なうことができる
新たな再帯電を行なうことが適切である。

さらに、流通路に、しかしまた前に接続された供給通路
に、最後にノズル出口の直前に設けることができる、し
ばしば設けられる変位体の構成および配置には特別の意
義がある。

本発明のそれ以外の特徴および利点は特許請求の範囲の
実施態様項に記載されかつ本発明の実施例についての以
下の説明で詳述されている。

第１図は概略的に示されている本発明による静電粉末噴
射装置の部分縦断面図、第２図は第１図のII−II線に沿
う横断面図、第３図は本発明により構成された粉末スプ
レーガンの一部を断面図で示した側面図、第４図はこの
スプレーガンの第１の変形例の部分縦断面図、第５図は
第４図による実施例の別の構成の部分縦断面図である。

第１図および第２図に示されている装置の保持部分は粉
末管（１）であり、この粉末管へ供給端部（２）から矢
印（３）通りに、均一に分布された、第１図により正の
電荷（４）として示されている多数の粉末粒子を持つ供
給ガス流が供給されかつ粉末管（１）の出口端部（５）
において粉末管（１）を再び出て、特に静電力によつ
て、大地電位に印加されている工作物へ導かれる。

粉末管の外面（６）へ対向電極の一部として円筒状ブシ
ユの形の接地されたバイパス体（７）がはめ込まれてお
り、このブシユは同一平面上に粉末管の外面（６）で終
わつている。このバイパス体（７）は導線（８）を介し
て接地端子（９）と接続している。

バイパス体（７）は銅または真ちゆうのような良導金属
から成るのが好ましく、他方、粉末管（１）は絶縁体、
特に絶縁プラスチツクにより形成されるのが好ましい。
特に好ましいのはポリテトラフルオエチレン（PTFE）で
ある。この材料の特別の利点は、この材料の誘電率と最
も良く使用される被覆粉末、特にエポキシ樹脂の誘電率
との大きな差にある。個々の粉末粒子は、粉末管（１）
により形成された流通路（14）を通過する際にこの流通
路の内面（11）と何度も接触し、その際、まず中性の粒
子に電荷の分離が起こる。負の電荷（10）は粉末管の内
面（11）に付着し、正の電荷（４）は粉末粒子と共にさ
らに移動する。

粉末粒子の正の電荷状態を強めるために、この場合出口
端部（５）にすぐ接して配置された、例えば線電極とし
て構成された２つの再帯電電極（13）を持つ再帯電装置
（12）が使われ、これらの再帯電電極は、内面（11）に
より区画された供給通路の中へほぼ半径方向に突出しか
つ高抵抗値の保護抵抗（15）により高圧導線（17）に接
続されている。

摩擦帯電は２つの変位体（21）および（22）により強め
られ、これらの変位体は粉末管（１）と同様にPTFEから
成りかつ僅かな圧力により粉末管の内面（11）に接触し
ている。

両方の変位体はそれぞれ正方形断面の心（23）を持つて
おり、この心は外側に十字形に配置された案内ひれ（2
4）を保持し、これらの案内ひれは同じ周区分のもとに
管軸線（16）に対して平行に延びておりかつ変位体の端
部に楔状斜面（25）を備えている。案内ひれ（24）の縁
（28）を流入側（矢印３）でも刃状に鋭くすることがで
きる。

両方の変位体（21,22）は第２図によれば45°だけ互い
にねじられている。各変位体は流通路（14）の自由流れ
断面を、得られる横断面の半分以下に縮小する。さらに
粉末粒子は直線状に流れることができず、周方向に転向
せしめられかつそれによつて渦を巻かせられ、そのこと
は変位体および粉末管（１）の区画面との付加的接触を
もたらす。これはほぼ２倍の速度で行なわれ、そのこと
は摩擦帯電の作用を著しく高める。

変位体の区画面における帯電作用を粉末管の内面（11）
における帯電作用とほぼ同じにしておくために、変位体
（21）の心（23）の軸線方向窪みに円筒状金属棒（26）
がはまつており、この金属棒は、半径方向に通されてい
るピンによつてそれぞれの変位体、粉末管（１）および
この粉末管の接地体（７）と結合されている。このピン
は変位体の接地およびこの変位体の位置固定に役立つ。
さらにこのピンは、接地体（７）および金属棒（26）を
含む対向電極の形成に役立つ。

作動中、供給ガス中にできるだけ均一に分布された被覆
粉末は矢印（３）の方向に供給端部（２）において粉末
管（１）へ吹き込まれる。内面（11）および変位体（2
1）および（22）との接触により、ますます多くの帯電
粒子が分離過程後に負の電荷（10）を粉末管（１）およ
び金属体（26）へ放出する。粉末はそれによつて摩擦電
気的に正の電荷を持つ。

この帯電は出口端部（５）の方へ再帯電装置（12）によ
り強められる。その際再帯電電極（13）と部分（7,26,2
7）により形成された対向電極との間に静電界が生じ、
この電界は、描き入れられた電界線（18）に応じて負の
電荷（10）との電荷調整を行ないかつ同時に既に正の電
荷を持つ電荷（４）を一層高い電荷電位にする。正の電
荷（４）が負の電荷（10）を調整しようとする結果、全
静電界が流通路（10）へ入る。それによつてノズル開口
（31）からの静電界の脱出したがつてまた工作物におけ
る電気的に中性の区域（フアラデーケージ）の形成が防
止される。被覆粉末の改善された帯電によつて一層大き
い粉末流量が使える。人工の高電界は粉末の供給方向と
は反対に粉末管（１）の内部空間（14）の中へ遠く入り
込むから、電極と噴射部との間の、従来使用された外側
の高電界が回避できる。工作物においても中性区域が生
じ得ないから、低い所にある隅および内縁の範囲でも完
全な被覆が可能になる。

高圧導線（17）に印加されている動作電圧を、個々の動
作状態に応じて適合させて、例えば粉末管（１）および
被覆粉末の使用された材料ならびにはめ込まれた変位体
の種類および数に合わせることができる。動作電圧は同
様に動作データに応じて、例えば工作物までの距離、沈
着した粉末の百分率および電流の強さに応じて自動的に
調節できる。

第３図によれば、粉末管（１）はドイツ連邦共和国特許
出願公開第2559472号明細書により公知のやり方でスプ
レーガン（50）の軸部（40）の軸管（58）の内部にはめ
込まれており、この軸管はスプレーガンハウジング（5
1）の前面にある頭部片（52）と基部片（47）との間に
相対回転しないように保持されている。

頭部片（52）の前面の内側にノズルスリーブ（69）によ
つて管状ノズルブシユ（62）が保持されており、このノ
ズルブシユの中において流通路（14）が裏側の円筒状部
分（30）から環状ノズル開口（31）へ拡大されている。
この場合頭部片（52）の内側フランジ（32）は粉末管と
噴射ノズルとの間で滑らかな面を持つて流通路（14）の
壁にはまり込んでいる。ノズルブシユ（62）の前端にお
いてこのノズルブシユの中に、軸線方向に延びる半径方
向突片（65）によりノズル棒（39）が保持されており、
このノズル棒は縦方向に調節可能にそらせ体（67）を保
持している。

再帯電電極（13）はこの場合ノズル開口（31）から間隔
を置いてノズルブシユ（62）の裏側端部にはまつてい
る。これらの再帯電電極は、先に述べたドイツ連邦共和
国特許出願公開第2559472号明細書により公知のやり方
で、高抵抗値の保護抵抗（75）を介して高圧導線（17）
に接続されており、この高圧導線は高圧ケーブルの形で
スプレーガン握り部分（33）の下端において外部へ案内
されている。

この高圧ケーブルに対して平行にスプレーガン握り部分
（33）の中に供給通路（34）が設けられており、この供
給通路は粉末管（１）自体と同様にスプレーガンハウジ
ング（51）内の曲管状成形体（35）に接続されている。
粉末管（１）の後ろ側の延長部において転向範囲（36）
へ噴射ノズル（37）が開口しており、この噴射ノズルへ
圧縮空気が管（38）を通つて供給される。

それによつて転向範囲（36）に負圧が生じ、この負圧に
より供給通路（34）内の粉末が吸い上げられかつノズル
（37）の噴流の中で供給空気と再び混合される。

供給通路（34）の壁は通常、部分（1,21および22）と同
じ絶縁材料から成るので、ここではもう粉末の摩擦帯電
が始まる。したがつてそこにも変位体（19）が取り付け
られており、この変位体は大体において変位体（21およ
び22）と同じ効果を発揮する。

上述した構成とは異なり、第４図によればそらせ体（67
1）の中心孔（72）は管状ノズル棒（661）の前端にはま
つており、このノズル棒はスプレーガンハウジング（5
1）から後方へ引き出されかつ圧縮ガス供給管路（73）
に接続されている。このノズル棒を両方向矢印（74）の
方向に移動させることができ、それによりそらせ体（67
1）とノズル開口（31）との間隔を変えることができ
る。十分に軸線方向に押し出された粉末粒子はそらせ体
の前面（77）に当たりかつ斜めに半径方向外側へ転向せ
しめられ、他方、孔（72）からの圧縮空気はそらせ体の
裏面（78）においてノズル装置（79）により半径方向に
転向せしめられかつ環状縁（80）において、前面（77）
に当たる流れを連行し、それによつてそらせ体の裏面に
おける粉末粒子の付着を防止することができる。

第５図によれば、ノズルブシユ（621）は滑らかな円筒
状でありかつ前述の構成と比べて短縮されている。ノズ
ルブシユ（621）は頭部片（52）内で、この頭部片を覆
うノズルスリーブ（691）により保持され、このノズル
スリーブ上にノズルキヤツプ（70）がはまつている。

上述した部分の間に形成された内部空間（71）は流通路
（14）から、ノズルブシユ（621）およびノズルスリー
ブの端面に一体形成された円錐台面（41）を経て円筒状
中間空間（42）へ拡大しかつ円錐台面（43）に沿つて環
状ノズル開口（311）まで狭くなつている。内部空間（7
1）の円筒状中間空間（42）内に案内体（44）が回転不
可能に入つており、この案内体は、そらせ体（67）を持
つノズル棒（662）を保持している。

案内体（44）は周面に螺旋状に配置または構成された案
内素子（45）を備えており、これらの案内素子を溝また
はひれとして構成することができるので、いかなる場合
にも螺旋状の狭い通路が生じ、これらの通路に粉末流が
通され、その際粉末は付加的に案内体およびノズルキヤ
ツプ（70）の壁と結合せしめられる。案内体はノズルキ
ヤツプ（70）と同様にPTFEのような摩擦電気材料から製
造され、それによつて他の再帯電可能性を開く。螺旋状
通路への導入のために、案内体（44）の端面に取り付け
られた円錐状案内挿入片（46）が使われる。

第１図ないし第４図の構成ではまずもつぱら摩擦接触に
より帯電され、そして外部から付加された再帯電装置
（12）により粉末電圧が高められ、他方、ここには摩擦
電気再帯電による第３の帯電過程が設けられている。こ
うして、外部帯電により得られる帯電状態をあまり高め
ることができないが、しかしこの帯電状態は、ノズル開
口（311）から流出するまで、流出する流れの渦巻きの
過程中維持されていることが保証される。したがつて外
部から印加された静電界なしに静電力により工作物へ導
かれる被覆粉末は、工作物の電気的に中性の区域へはる
かに容易に流入することができ、それによつて供給効率
を改善することができる。電気的利点の他に、案内体
（44）は高い直線状流速を回転する粉末流出に変換する
という課題を持つ。この過程により、減少された流出速
度における一層良好な粉末分布が達成され、その結果さ
らに被覆効率が高められる。

材料が、上述の実施例、すなわち粉末管における電荷が
正でかつ粉末粒子における電荷が負である場合と摩擦電
気の接触序列に関して反対になつている場合は、再帯電
電極（13）にも負の電圧が印加されなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブフアイフエル，クルト ドイツ連邦共和国 デ−−7777 ザーレ ム‐ボイレン ホーホクロイツ 17 (56)参考文献 特開 昭50−112439（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−49702（ＪＰ，Ｕ)

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噴射粉末の供給通路（14）を包囲する粉末
   管（１）と、流通速度を高めるために流通路に配置され
   た少なくとも１つの変位体（21,22）とを有し、粉末管
   （１）が外面（６）で接地され、その少なくとも内面
   （11）に、摩擦電気系列表において噴射すべき粉末粒子
   の材料から間隔を置いて配列される摩擦電気材料を持つ
   ているものにおいて、摩擦帯電の際に受けた同じ極性を
   持つ摩擦帯電粉末粒子用の再帯電装置（12）が粉末管
   （１）内に設けられて、粉末粒子の帯電電圧をさらに高
   めることを特徴とする、摩擦電気粉末帯電による静電粉
   末噴射装置。
2. 【請求項２】摩擦電気材料が絶縁材料により形成されて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。
3. 【請求項３】変位体（21,22）が少なくとも外部に摩擦
   電気材料を備えていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】粉末管（１）および変位体（21,22）がそ
   れぞれ摩擦電気材料から一体に形成されていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の装置。
5. 【請求項５】流通速度をさらに上げるために役立つ加速
   空気供給装置（37,38）が設けられていることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項ないし第４項のうち１つに
   記載の装置。
6. 【請求項６】粉末管の接地端子が、この粉末管の外面に
   取り付けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。
7. 【請求項７】再帯電装置（12）が、粉末管（１）の内部
   に配置された再帯電電極（13）を持つていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項ないし第６項のうち１つ
   に記載の装置。
8. 【請求項８】再帯電電極（13）が、粉末管（１）の壁よ
   り半径方向内側に突出している線電極により形成されて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の
   装置。
9. 【請求項９】再帯電電極（13）が粉末管（１）の出口端
   部（５）から間隔を置いて取り付けられ、これらの再帯
   電電極に、接地された対向電極（7,26,27）が対応せし
   められていることを特徴とする、特許請求の範囲第７項
   または第８項に記載の装置。
10. 【請求項１０】再帯電電極（13）が高抵抗値の保護抵抗
    （15）を介して高圧導線（17）に接続されていることを
    特徴とする、特許請求の範囲第７項、第８項または第９
    項に記載の装置。
11. 【請求項１１】少なくとも１つの変位体（21,22）が、
    互いに傾いて、粉末管（１）内に軸線方向に配置された
    複数の案内ひれ（24）を持つていることを特徴とする、
    特許請求の範囲第１項ないし第10項のうち１つに記載の
    装置。
12. 【請求項１２】流動方向に前後に配置された複数の変位
    体（21,22）が粉末管（１）の軸線（16）の回りに互い
    にねじられて配置されていることを特徴とする、特許請
    求の範囲第11項に記載の装置。
13. 【請求項１３】少なくとも１つの変位体（21,22）が少
    なくとも一方の端部の方へ先細になつていることを特徴
    とする、特許請求の範囲第11項または第12項に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】少なくとも１つの変位体（21,22）が導
    電接触して粉末管（１）の内面（11）に相対回転しない
    ように保持されていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第１項ないし第13項のうち１つに記載の装置。
15. 【請求項１５】粉末管（１）の接地されたバイパス体と
    変位体（21,22）の金属製の接続部（26）との間に、回
    り止めに役立つ金属製結合部（27）が設けられているこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第６項および第11項な
    いし第14項のうち１つに記載の装置。
16. 【請求項１６】粉末管（１）の出口端部（５）の前に配
    置され、粉末管（１）に通された棒の上にはまつている
    そらせ体（671）が設けられ、この棒が中空棒（661）と
    して構成されかつそらせ体（671）への給気のための空
    気供給部を持つていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第１項ないし第15項のうち１つに記載の装置。
17. 【請求項１７】粉末管（１）が再帯電電極（13）と出口
    端部（５）との間で拡大されている（30,31）ことを特
    徴とする、特許請求の範囲第７項ないし第10項のうち１
    つに記載の装置。
18. 【請求項１８】流通路（14,31,32）の拡大部に、周方向
    に対して傾斜した案内面（45）を持つ案内体（44）がは
    め込まれていることを特徴とする、特許請求の範囲第17
    項に記載の装置。
19. 【請求項１９】粉末管（１）の出口端部（５）が拡大部
    （71,42）から再び狭くされている（43）ことを特徴と
    する、特許請求の範囲第18項に記載の装置。
20. 【請求項２０】案内体（44）がテトラフルオルエチレン
    から成ることを特徴とする、特許請求の範囲第18項に記
    載の装置。
21. 【請求項２１】案内体（44）がそらせ体収容部として構
    成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第20項
    に記載の装置。
22. 【請求項２２】案内体（44）がそらせ体（67）へ粉末流
    を当てることを特徴とする、特許請求の範囲第20項に記
    載の装置。